Determining the structural design of a plow to reduce energy costs of basic soil tillage | Обоснование конструктивной схемы плуга для снижения энергозатрат основной обработки почвы

Английский. Sharp fluctuation in the traction resistance (TR) of a moldboard plow arising when changing working conditions can be decreased by improving the plow design. To reduce or eliminate changes in the TR of a plow using automatic tillage depth regulators, which will reduce the energy consumption of the unit and, therefore, increase its productivity. There were considered 2 different groups of moldboard plows differing in the type of the frame fastening to the tractor suspension axis, and examined their advantages and disadvantages. To determine the rational design parameters of a plow, there was estimated the influence of the relative position of working bodies on the TR and tillage depth, as well as on the change in the shape and transverse area of a soil layer. Presented are the established relationships, which show that when the angle of a working body is set in the transverse plane upward, there is a drop in TR depending on the overlap amount of the working bodies. The study has revealed the relationship between TR and the position of the plow rotation axis: the less the plow deviates from its rotation axis, the more intensively TR decreases. Three structural designs of plows used on the soil with a resistivity of 0.8 kg per square cm have been analyzed and the most appropriate design has been chosen. It was determined that the change in TR per unit of change in the average depth of plowing is for the first plow scheme 146 kg per cm, for the second one– 128, for the third one – 210 kg per cm. It has been revealed that the best structural design is that of a semi-mounted plow having a hinge-joint connection with a tractor in the transverse plane and support wheels resting on the field surface. Plows with this structural design have shown high technological reliability in tests, as well as a significant increase in productivity (with draft control of up to 10-11%) without deteriorating the working conditions of a tractor driver and field performance indicators.

Русский. Колебание тягового сопротивления (ТС) лемешно-отвального плуга при смене условий работы можно уменьшить, усовершенствовав конструктивную схему орудия. Цель исследования – снизить или исключить изменения ТС плуга при помощи автоматических регуляторов глубины вспашки, что позволит уменьшить энергозатраты агрегата и, следовательно, повысить его производительность. Рассмотрели две группы лемешно-отвальных плугов, отличающихся способом соединения рамы с осью подвеса трактора. Изучили их достоинства и недостатки. Для определения рациональных конструктивных параметров плуга оценили влияние взаимного расположения рабочих органов (корпусов) на тяговое сопротивление и глубину обработки почвы, а также на изменение формы и поперечной площади почвенного пласта. Представили расчетные зависимости, по которым видно, что при увеличении угла постановки рабочего органа в поперечной плоскости происходит скачок ТС, зависящий от величины перекрытия рабочих органов. Выявили зависимость ТС от положения оси вращения плуга: чем меньше величина отклонения положения плуга от оси вращения, тем интенсивнее падает тяговое сопротивление. Проанализировали три схемы плугов на почве с удельным сопротивлением 0,8 кг/см2 и выбрали предпочтительную. В результате исследования определили, что изменение ТС на единицу изменения средней глубины вспашки составляет для плуга первой схемы 146 кг/см, для второй – 128, для третьей – 210 кг/см. Установили, что наилучшая конструктивная схема – у полунавесного плуга, имеющего шарнирное соединение с трактором в поперечной плоскости и опорные колеса, установленные на поверхности поля. На испытаниях плуг с данной схемой показал высокую технологическую надежность, существенное увеличение производительности (при силовом регулировании до 10-11%) без ухудшения условий труда тракториста и агротехнических показателей.